Poisson Hidden Markov Model dengan Pendekatan Bayesian pada Peramalan Banyaknya Kejadian Gempa Bumi di Provinsi Nusa Tenggara Barat
| Main Authors: | Azizah, Nur, Dr. Suci Astutik, S.Si., M.Si., Nurjannah, S.Si., M.Phil., Ph.D. |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed Book |
| Bahasa: | eng |
| Terbitan: |
, 2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/id/eprint/194051/1/NUR%20AZIZAH.pdf http://repository.ub.ac.id/id/eprint/194051/ |
Daftar Isi:
- Pada tanggal 5 Agustus 2018 lalu, gempa bumi di Provinsi Nusa Tenggara Barat (NTB) berdampak negatif bagi masyarakat di sekitar NTB. Oleh karena itu, masyarakat NTB perlu mewaspadai kejadian gempa bumi di kemudian hari, yaitu dengan melakukan peramalan banyaknya kejadian gempa bumi. Hal ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan data banyaknya kejadian gempa bumi yang terjadi sebelumnya selama periode tertentu (data count time series). Analisis pada data tersebut walaupun terdapat over-dispersi (varians lebih besar dibandingkan dengan rata-rata) dan hubungan dependensi antar pengamatan adalah Poisson Hidden Markov Model (PHMM). Model ini merupakan pengembangan dari Model Markov yang terdiri dari: (a) observed state (data yang diamati secara langsung) dan (b) hidden state (data yang tidak dapat diamati secara langsung). Hidden state pada penelitian ini adalah tingkat aktivitas seismik yang terdiri dari dua tingkat (rendah dan tinggi), tiga tingkat (rendah, sedang dan tinggi) dan empat tingkat (sangat rendah, rendah, tinggi dan sangat tinggi). Data penelitian ini diperoleh dari USGS (United States Geological Survey) berupa data banyaknya kejadian gempa bumi (magnitude 4,7 dan kedalaman gempa < 60 km) pada bulan Januari 2009 hingga Desember 2018. Penelitian ini bertujuan untuk (1) membangun skenario pembangkitan dalam simulasi PHMM dengan pendekatan Bayesian menggunakan dua, tiga dan empat tingkat aktivitas seismik, (2) mendapatkan PHMM paling optimal berdasarkan nilai DIC (Deviance Information Criterion) terkecil, (3) meramalkan banyaknya kejadian gempa bumi selama 10 bulan ke depan dan (4) mengamati keakuratan hasil peramalan berdasarkan nilai MAE (Mean Absolute Error). Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa PHMM dua dan tiga tingkat aktivitas seismik (state) dengan pendekatan Bayesian menghasilkan pendugaan parameter yang konvergen, sedangkan PHMM empat tingkat aktivitas seismik (state) tidak konvergen. Sehingga, penerapan PHMM empat tingkat aktivitas seismik (state) dengan pendekatan Bayesian kurang sesuai pada penelitian ini. PHMM tiga tingkat aktivitas seismik (state) merupakan PHMM terbaik dalam memodelkan kejadian gempa bumi di NTB dengan nilai DIC terendah sebesar 130,9350. Hasil pendugaan parameter PHMM tiga tingkat aktivitas seismik menunjukkan bahwa rata-rata banyaknya kejadian gempa bumi yang disebabkan oleh tingkat aktivitas seismik rendah sebesar satu kejadian, tingkat aktivitas seismik sedang sebesar delapan kejadian dan tingkat aktivitas seismik tinggi sebesar 37 kejadian. Jika tingkat aktivitas seismik pada periode sebelumnya rendah, maka besar peluang terjadinya tingkat aktivitas seismik masih tetap rendah pada periode berikutnya lebih besar 58 kali dari tingkat aktivitas seismik sedang dan 119 kali dari tingkat aktivitas seismik tinggi. Begitu juga ketika tingkat aktivitas seismik pada periode sebelumnya sedang, maka peluang tingkat aktivitas seismik tinggi pada periode berikutnya lebih besar 1,8 kali dari tingkat aktivitas seismik rendah dan dua kali dari tingkat aktivitas seismik sedang. Jika tingkat aktivitas seismik pada periode sebelumnya tinggi, maka peluang tingkat aktivitas seismik sedang pada periode berikutnya lebih besar 1,9 kali dari tingkat aktivitas seismik rendah dan dua kali dari tingkat aktivitas seismik tinggi. Dari 117 kejadian gempa bumi, banyaknya kejadian gempa bumi dalam jangka panjang (steady state) yang disebabkan oleh tingkat aktivitas seismik rendah lebih besar (107 kejadian) dibandingkan dengan tingkat aktivitas seismik sedang (lima kejadian) dan tingkat aktivitas seismik tinggi (lima kejadian). Hasil peramalan banyaknya kejadian gempa bumi yang terjadi di NTB pada bulan Oktober 2018 sebesar 2,0131, bulan November 2018 sebesar 1,7927, bulan Desember 2018 sebesar 1,7977, bulan Januari 2019 sebesar 1,8236, bulan Februari 2019 sebesar 1,8446, bulan Maret 2019 sebesar 1,8425, bulan April 2019 sebesar 1,8307, bulan Mei 2019 sebesar 1,8162, bulan Juni 2019 sebesar 1,8219 dan bulan Juli 2019 sebesar 1,8219. Dengan kata lain, hasil peramalan banyaknya kejadian gempa bumi pada bulan Oktober 2018 hingga Juli 2019 dua kejadian. Keakuratan hasil peramalan banyaknya gempa bumi yang terjadi di NTB selama tiga bulan ke depan berdasarkan nilai MAE cukup baik dengan nilai MAE sebesar 1,3360.